Nieuw proces creëert geordend halfgeleidermateriaal bij kamertemperatuur

Wetenschappers van de Universiteit Twente hebben een manier ontwikkeld om bij kamertemperatuur hooggeordend halfgeleidermateriaal te maken. Dit UT-onderzoek was gepubliceerd vandaag binnen Natuursynthese. Deze doorbraak zou de opto-elektronica efficiënter kunnen maken door de kristalstructuur te controleren en het aantal defecten op nanoschaal te verminderen.

Het team concentreerde zich op een materiaal genaamd metaalhalogenide perovskieten, bekend om zijn vermogen om zonlicht efficiënt te absorberen en het gebruik ervan in apparaten zoals LED’s, halfgeleiders en zonnecellen. Het maken van deze materialen met één enkele oriëntatie (of met andere woorden met zeer geordende korrels) was een uitdaging. Tot nu toe wordt dit vooral in de polykristallijne vorm toegepast.

Met andere woorden, op een niet-geordende manier. Dit kan het gebruik ervan beperken in toepassingen, zoals LED’s, waar een hoge mate van defecten en een lage dichtheid aan defecten nodig zijn. Normaal gesproken vereisen deze hooggeordende halfgeleiders hoge verwerkingstemperaturen. Maar in dit nieuwe proces slaan de UT-onderzoekers de hitte over en bouwen het materiaal laag voor laag op met een gepulseerde laser.

De juiste structuur aanbrengen

‘Halide-perovskieten zijn al opmerkelijke halfgeleiders en worden bijvoorbeeld gebruikt in zonnecellen’, zegt Junia Solomon Sathiaraj, Ph.D. student aan de onderzoeksgroep Anorganic Material Science.

“Maar meestal hebben we weinig controle over hoe het materiaal precies groeit”, legt ze uit. Dit betekent dat de moleculen in de materialen veel verschillende oriëntaties en structuren hebben. “In theorie, als we de kwaliteit van het materiaal verbeteren, verbeteren we ook de efficiëntie ervan.”

“Het gaat erom de structuur goed te krijgen”, zegt Monica Morales-Masis (die leiding geeft aan het werk onder het ERC StG ​​CREATE-project). Een perfect geordende structuur in het materiaal is essentieel voor het creëren van apparaten die efficiënt en betrouwbaar zijn. Het resulterende materiaal is meer dan 300 dagen stabiel en biedt grote mogelijkheden voor toepassingen zoals zonnepanelen en geavanceerde elektronica. Deze innovatie helpt ons niet alleen bij het creëren van groenere, kosteneffectievere technologieën, maar maakt ook de weg vrij voor nieuwe wetenschappelijke ontdekkingen op het gebied van materiaalonderzoek.